[go: up one dir, main page]

RU2427650C2 - Procedure for out-of-furnace treatment of steel - Google Patents

Procedure for out-of-furnace treatment of steel Download PDF

Info

Publication number
RU2427650C2
RU2427650C2 RU2009142046/02A RU2009142046A RU2427650C2 RU 2427650 C2 RU2427650 C2 RU 2427650C2 RU 2009142046/02 A RU2009142046/02 A RU 2009142046/02A RU 2009142046 A RU2009142046 A RU 2009142046A RU 2427650 C2 RU2427650 C2 RU 2427650C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
calcium
slag
oxygen activity
amount
Prior art date
Application number
RU2009142046/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009142046A (en
Inventor
Александр Николаевич Ромашкин (RU)
Александр Николаевич Ромашкин
Елена Владимировна Макарычева (RU)
Елена Владимировна Макарычева
Алексей Владимирович Дуб (RU)
Алексей Владимирович Дуб
Владимир Семенович Дуб (RU)
Владимир Семенович Дуб
Сергей Юрьевич Афанасьев (RU)
Сергей Юрьевич Афанасьев
Эдуард Юльевич Колпишон (RU)
Эдуард Юльевич Колпишон
Анатолий Павлович Куликов (RU)
Анатолий Павлович Куликов
Иван Александрович Щепкин (RU)
Иван Александрович Щепкин
Ольга Александровна Комолова (RU)
Ольга Александровна Комолова
Антон Николаевич Мальгинов (RU)
Антон Николаевич Мальгинов
Original Assignee
Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2009142046/02A priority Critical patent/RU2427650C2/en
Publication of RU2009142046A publication Critical patent/RU2009142046A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2427650C2 publication Critical patent/RU2427650C2/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: procedure consists in complete cut off of furnace slag and in forming new high basicity slag with contents of (FeO) less, than 1 %, in primary steel deep deoxidising at its tapping from furnace and in finish steel deoxidising in ladle with aluminium, in vacuumising, in measurement of oxygen activity and sulphur content in steel, in calculation of amount of calcium introduced into steel and in its blowing with argon. Amount of calcium introduced into steel is determined with consideration of specified contents of CaO in non-metallic inclusions, content of sulphur and oxygen activity in steel and contents of CaO and Al3O3 in slag before treatment with calcium. Calcium is introduced into metal in form of flux cored wire.
EFFECT: raised repeatability of production of specified composition of non-metallic inclusions and facilitation of stability of metal products properties.
4 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке и внепечной обработке любых марок стали, в том числе низкоуглеродистых, предназначенных для строительства магистральных газо- и нефтепроводов; хромистых (с содержанием 9…12% Cr), предназначенных в том числе для изготовления роторов, работающих при суперсверхкритических параметрах пара (ССКП); низколегированных с содержанием 1…3% Cr, предназначенных для изготовления корпусов атомных реакторов, деталей турбин низкого и высокого давления.The invention relates to metallurgy and can be used in the smelting and out-of-furnace treatment of any steel grades, including low carbon, intended for the construction of gas and oil pipelines; chromium (with a content of 9 ... 12% Cr), intended including for the manufacture of rotors operating at super supercritical parameters of steam (SSCP); low-alloyed with a content of 1 ... 3% Cr, intended for the manufacture of shells of nuclear reactors, parts of low and high pressure turbines.

Известен способ внепечной обработки стали [Патент РФ №2362811 от 27.10.2007], в соответствии с которым концентрация кальция, вводимого в жидкую сталь (в пересчете на усвоенный кальций), определяют с учетом требуемого состава неметаллических включений (содержания в них СаО), содержания серы и активности кислорода в жидкой стали.A known method of out-of-furnace steel processing [RF Patent No. 2362811 of 10.27.2007], according to which the concentration of calcium introduced into molten steel (in terms of absorbed calcium), is determined taking into account the required composition of non-metallic inclusions (CaO content in them), content sulfur and oxygen activity in liquid steel.

Недостаток этого способа заключается в том, что при расчете количества присаживаемого кальция не учитывают состав шлака, который может оказывать существенное влияние как на общее усвоение кальция (за счет его окисления некоторыми компонентами шлака), так и на состав образуемых им включений (за счет их офлюсования).The disadvantage of this method is that when calculating the amount of calcium added, the composition of the slag is not taken into account, which can have a significant effect on the total absorption of calcium (due to its oxidation by some components of the slag) and on the composition of the inclusions formed by it (due to their fluxing )

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого технического решения, заключается в снижении загрязненности металла неметаллическими включениями и повышении воспроизводимости получения их заданной композиции, что, в свою очередь, позволит обеспечить повышение как общего уровня, так и стабильности свойств металлопродукции.The technical result achieved by using the proposed technical solution is to reduce the contamination of the metal with non-metallic inclusions and increase the reproducibility of obtaining their desired composition, which, in turn, will ensure an increase in both the general level and stability of the properties of metal products.

Технический результат достигается тем, что известный способ внепечной обработки стали, включающий отсечку печного шлака при выпуске жидкой стали из печи или сразу после выпуска, раскисление ее в ковше алюминием, вакуумирование и модифицирование расчетным количеством кальция, определяемым через измеренную активность кислорода, содержание серы в жидкой стали и заданный состав неметаллических включений, дополнительно включает наведение нового высокоосновного шлака с содержанием FeO менее 1%, первичное глубокое раскисление стали при выпуске из печи алюминием, обеспечивающее активность кислорода в жидкой стали не более 0,0005% и мягкую продувку ванны металла аргоном после ввода кальция, причем перед введением кальция помимо определения содержания серы и активности кислорода в жидкой стали дополнительно определяют состав шлака, а требуемую концентрацию кальция в жидкой стали при активности кислорода от 0,0005 до 0,0020% определяют по уравнению:The technical result is achieved by the fact that the known method of out-of-furnace steel processing, including cutting off the furnace slag when liquid steel is discharged from the furnace or immediately after its release, deoxidizing it in the ladle with aluminum, evacuating and modifying the calculated amount of calcium, determined through the measured oxygen activity, the sulfur content in the liquid steel and the specified composition of non-metallic inclusions, additionally includes the guidance of a new highly basic slag with an FeO content of less than 1%, primary deep deoxidation of steel upon production aluminum from the furnace, providing oxygen activity in liquid steel no more than 0.0005% and soft purging of the metal bath with argon after calcium is introduced, moreover, before determining the calcium content, in addition to determining the sulfur content and oxygen activity in the liquid steel, the slag composition is also determined, and the required calcium concentration in liquid steel with oxygen activity from 0.0005 to 0.0020% is determined by the equation:

Figure 00000001
Figure 00000001

и при активности кислорода менее 0,0005%, по уравнению:and with oxygen activity less than 0.0005%, by the equation:

Figure 00000002
Figure 00000002

где [Са] - требуемая для обеспечения заданного состава неметаллических включений концентрация кальция в жидкой стали, выраженная в %;where [Ca] is the concentration of calcium in liquid steel, expressed in%, required to ensure a given composition of non-metallic inclusions;

[S] - содержание серы в жидкой стали перед обработкой кальцием, выраженное в %;[S] - sulfur content in liquid steel before calcium treatment, expressed in%;

а0 - активность кислорода в жидкой стали, выраженная в %;and 0 is the activity of oxygen in liquid steel, expressed in%;

СаО - заданное содержание СаО в неметаллических включениях, выраженное в %;CaO - the specified content of CaO in non-metallic inclusions, expressed in%;

(CaO)шл и (Al2O3)шл - содержание СаО и Al2O3 в шлаке по результатам анализа, выраженное в %.(CaO) chl and (Al 2 O 3 ) chl - the content of CaO and Al 2 O 3 in the slag according to the analysis, expressed in%.

Рассчитанная в пересчете на усвоенную металлом концентрация кальция, вводимого в жидкую сталь должна удовлетворять условию:The concentration of calcium introduced into the liquid steel calculated in terms of the metal absorbed by the metal must satisfy the condition:

0,5…2,0·а0≤[Са]≤2,5·[S] при активности кислорода от 0,0005 до 0,0020% и0.5 ... 2.0 · a 0 ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with oxygen activity from 0.0005 to 0.0020% and

2,0…10,0·а0≤[Са]≤2,5·[S] при активности кислорода менее 0,0005%,2.0 ... 10.0 · a 0 ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with oxygen activity less than 0.0005%,

где [Са] - концентрация кальция, вводимого в жидкую сталь (в пересчете на усвоенный), выраженная в %;where [Ca] is the concentration of calcium introduced into molten steel (in terms of assimilated), expressed in%;

[S] - содержание серы перед обработкой кальцием, выраженное в %;[S] - sulfur content before treatment with calcium, expressed in%;

а0 - активность кислорода в жидкой стали, выраженная в %.and 0 is the activity of oxygen in liquid steel, expressed in%.

Если рассчитанное значение требуемой концентрации кальция превышает фактическую концентрацию серы в 2,5 раза, т.е. если [Са]≥2,5·[S], то значение необходимой концентрации кальция принимают равным 2,5·[S]. Необходимость недопущения превышения концентрации кальция уровня 2,5·[S] обусловлена тем, что при больших содержаниях рассматриваемого модификатора в жидкой стали происходит образование нежелательных чистых сульфидов кальция.If the calculated value of the required calcium concentration exceeds the actual sulfur concentration by 2.5 times, i.e. if [Ca] ≥2.5 · [S], then the value of the required calcium concentration is taken equal to 2.5 · [S]. The need to prevent excess calcium concentration of 2.5 · [S] is due to the fact that at high contents of the modifier in question, undesired pure calcium sulfides are formed in liquid steel.

Для гарантированного обеспечения заданной степени модифицирования включений количество кальция, усвоенного металлом, должно быть выше 0,5…2·а О при активности кислорода 0,0005 до 0,0020% и выше 2…10·а О при активности кислорода менее 0,0005%. Коэффициенты 0,5…2 и 2…10 позволяют учесть количество кальция, расходующееся не на модифицирование включений, а на легирование стали.In order to guarantee a given degree of inclusion modification, the amount of calcium assimilated by the metal should be higher than 0.5 ... 2 · а О at an oxygen activity of 0.0005 to 0.0020% and above 2 ... 10 · а О at an oxygen activity of less than 0.0005 % Coefficients of 0.5 ... 2 and 2 ... 10 make it possible to take into account the amount of calcium spent not on the modification of inclusions, but on the alloying of steel.

Если в результате внепечной обработки содержание серы понизилось до такого уровня, при котором выполняется условие 2,5·[S]≤0,5…2·а О при активности кислорода от 0,0005 до 0,0020% или 2,5·[S]≤2…10 при активности кислорода менее 0,0005%, то ограничения по верхнему пределу содержания кальция (не более 2,5·[S]) снимаются, т.к. в этом случае содержание серы настолько мало, что выделение сульфидов кальция значимого влияния оказывать не будет.If, as a result of out-of-furnace treatment, the sulfur content has decreased to such a level that the condition 2.5 · [S] ≤0.5 ... 2 · а О is met at oxygen activity from 0.0005 to 0.0020% or 2.5 · [ S] ≤2 ... 10 with oxygen activity less than 0.0005%, then the restrictions on the upper limit of calcium content (not more than 2.5 · [S]) are removed, because in this case, the sulfur content is so low that the release of calcium sulfides will not have a significant effect.

Если рассчитанное значение требуемого содержания кальция менее чем 0,5…2·а О при аО от 0,0005 до 0,0020% или 2…10·а О при а О менее 0,0005%, то значение необходимой концентрации кальция принимают равным 0,5…2·а О или 2…10·а О соответственно.If the calculated value of the required calcium content is less than 0.5 ... 2 · а О when а О is from 0.0005 to 0.0020% or 2 ... 10 · а О when a О is less than 0.0005%, then the value of the required calcium concentration is taken equal to 0.5 ... 2 · a O or 2 ... 10 · a O, respectively.

Коэффициенты 0,0020…0,0025 и 0,0010…0,0020 в расчетных уравнениях учитывают окислительный потенциал контактирующих с металлом фаз - футеровки и шлака, т.е. они позволяют сделать поправку на количество угараемого со временем кальция. Чем выше окислительная способность соседствующих фаз, тем больше значение коэффициентов, т.е. и тем большее количество кальция необходимо ввести в металл. Значения данных коэффициентов занижены по сравнению с прототипом, т.к. предлагаемый способ за счет раннего глубокого раскисления металла и полного удаления печного шлака позволяет обеспечить существенно меньшую окислительную способность соседствующих с металлом фаз (футеровки и шлака).The coefficients 0.0020 ... 0.0025 and 0.0010 ... 0.0020 in the calculation equations take into account the oxidation potential of the phases in contact with the metal - lining and slag, i.e. they allow you to adjust for the amount of calcium fired over time. The higher the oxidizing ability of adjacent phases, the greater the value of the coefficients, i.e. and the more calcium must be introduced into the metal. The values of these coefficients are underestimated in comparison with the prototype, because the proposed method due to the early deep deoxidation of the metal and the complete removal of furnace slag can provide a significantly lower oxidizing ability of the phases adjacent to the metal (lining and slag).

Модифицирование, как правило, проводят после вакуумирования - это позволяет в наиболее полной степени использовать модифицирующее действие добавок за счет уменьшения возможности их окисления кислородом атмосферы, шлака и футеровки и их сохранения для реагирования с растворенными в жидкой стали серой и фосфором, а также имеющимися и образующимися в процессе дальнейшего охлаждения неметаллическими включениями. Главной отрицательной стороной такого способа модифицирования является затрудненность удаления неметаллических включений, образовавшихся при столь позднем вводе модификатора. Поэтому, когда вторичное окисление исключено или максимально ограничено (используют футеровку с низким окислительным потенциалом, в ковше наведен толстый слой высоко основного раскисленного шлака, исключена возможность контакта жидкой стали с воздухом в процессе передела и разливки) имеет смысл модифицирование проводить до вакуумирования - это позволит осуществить более полное удаление неметаллических включений, образовавшихся после ввода модификатора и, соответственно, обеспечить большую чистоту металла.Modification, as a rule, is carried out after evacuation - this allows the fullest possible use of the modifying effect of the additives by reducing the possibility of their oxidation by atmospheric oxygen, slag and lining and their preservation for reaction with sulfur and phosphorus dissolved in liquid steel, as well as existing and formed during further cooling by non-metallic inclusions. The main negative side of this modification method is the difficulty in removing non-metallic inclusions formed with such a late introduction of the modifier. Therefore, when secondary oxidation is eliminated or minimized as much as possible (using a lining with a low oxidizing potential, a thick layer of highly basic deoxidized slag is placed in the ladle, the possibility of contact of liquid steel with air during redistribution and casting is excluded), it makes sense to carry out the modification before evacuation - this will allow more complete removal of non-metallic inclusions formed after entering the modifier and, accordingly, to ensure greater purity of the metal.

Удаление печного шлака посредством отсечки на выпуске или скачивания на стенде отсечки позволяет, во-первых, уменьшить окислительный потенциал наводимого в дальнейшем ковшевого шлака (что уменьшает интенсивность вторичного окисления и, соответственно, загрязненность металла оксидами), во-вторых, увеличить сульфидную емкость шлака и предотвратить обратный переход серы из шлака в сталь в ходе дальнейшей внепечной обработки (что уменьшает загрязненность металла сульфидами). Таким образом отсечка печного шлака способствует снижению загрязненности металла оксида и сульфидами, а значит, обеспечивает повышение стабильности свойств металлопродукции.Removing furnace slag by means of cut-off at the outlet or by downloading on the cut-off bench allows, firstly, to reduce the oxidation potential of the ladle slag induced in the future (which reduces the rate of secondary oxidation and, accordingly, metal contamination with oxides), and secondly, to increase the sulfide capacity of the slag and to prevent the reverse transition of sulfur from slag to steel during further out-of-furnace treatment (which reduces metal contamination by sulfides). Thus, the cutoff of furnace slag helps to reduce the contamination of the metal oxide and sulfides, and therefore, provides increased stability of the properties of metal products.

Наведение нового шлака (после удаления печного) необходимо для защиты металла от вторичного окисления, десульфурации в ходе дальнейшего рафинирования и ассимиляции оксидных неметаллических включений, формируемых в объеме жидкой стали в ковше в ходе всей внепечной обработки, особенно в период раскисления. Данное мероприятие способствует как снижению загрязненности металла неметаллическими включениями, так и повышению стабильности обеспечения их заданного состава.The introduction of new slag (after removal of the furnace) is necessary to protect the metal from secondary oxidation, desulfurization during further refining and assimilation of oxide non-metallic inclusions formed in the volume of liquid steel in the ladle during the whole out-of-furnace treatment, especially during the deoxidation period. This event contributes to both reducing metal contamination by non-metallic inclusions, and increasing the stability of ensuring their desired composition.

Первичное глубокое раскисление на выпуске, направленное на снижение активности кислорода до уровня не более 0,0005%, необходимо, во-первых, для снижения окислительного потенциала футеровки и уменьшения ее окисляющего действия на последующих этапах передела и, во-вторых, для максимально раннего связывания основной массы растворенного в жидкой стали кислорода в оксидные включения и наиболее полного удаления последних в шлак. Снижение активности кислорода в жидкой стали и минимизация окислительного потенциала футеровки способствует повышению стабильности усвоения кальция и, соответственно, позволяет повысить воспроизводимость получения оксидных неметаллических включений заданного состава при параллельном уменьшении ее общего количества. Также минимизация активности кислорода в жидкой стали создает более благоприятные условия для десульфурации, т.е. это позволяет обеспечить меньшее содержание серы в жидкой стали и, соответственно, меньшее количество сульфидных включений в готовой металлопродукции.Initial deep deoxidation at the outlet, aimed at reducing oxygen activity to a level of not more than 0.0005%, is necessary, firstly, to reduce the oxidation potential of the lining and reduce its oxidizing effect in the subsequent stages of redistribution and, secondly, for the earliest possible binding the bulk of the oxygen dissolved in the liquid steel in the oxide inclusions and the most complete removal of the latter into the slag. A decrease in the activity of oxygen in liquid steel and minimization of the oxidative potential of the lining helps to increase the stability of calcium absorption and, consequently, improves the reproducibility of obtaining oxide non-metallic inclusions of a given composition with a parallel decrease in its total amount. Also, minimizing the activity of oxygen in liquid steel creates more favorable conditions for desulfurization, i.e. this allows for a lower sulfur content in liquid steel and, accordingly, a smaller amount of sulfide inclusions in the finished metal products.

Проведение вакуумирования способствует более полному рафинированию металла от неметаллических включений, нежелательных примесей (в том числе серы) и более полной его дегазации.Carrying out evacuation contributes to a more complete refinement of the metal from non-metallic inclusions, undesirable impurities (including sulfur) and its more complete degassing.

Мягкую продувку применяют для максимально полного удаления экзогенных и первичных эндогенных неметаллических включений, сформировавшихся на предыдущих этапах внепечной обработки.Gentle blowing is used to remove the exogenous and primary endogenous nonmetallic inclusions formed at the previous stages of out-of-furnace treatment as completely as possible.

Учет активности кислорода в жидкой стали необходим для определения количества кальция, расходуемого помимо модифицирования на раскисление.Accounting for the activity of oxygen in liquid steel is necessary to determine the amount of calcium consumed in addition to deoxidation.

Введение кальцийсодержащих материалов без учета содержания в жидкой стали серы, ввиду значительного сродства кальция к этой примеси, не позволит получать заданную степень модифицирования включений в стали. Это объясняется тем, что при большом содержании серы кальций будет в большей степени расходоваться на ее связывание и, следовательно, меньшее его количество будет расходоваться непосредственно на модифицирование включений. Кроме того, сульфидная оболочка на включениях, образующаяся при высокой загрязненности по сере, значительно затрудняет модифицирование таких включений. Поэтому при определении количества кальция следует учитывать не только его количество, необходимое на раскисление и модифицирование неметаллических включений, но и количество, расходуемое на связывание серы.The introduction of calcium-containing materials without taking into account the content of sulfur in liquid steel, due to the significant affinity of calcium for this impurity, will not allow to obtain a given degree of modification of inclusions in steel. This is due to the fact that with a high sulfur content, calcium will be spent more on its binding and, therefore, a smaller amount of it will be spent directly on the modification of inclusions. In addition, the sulfide shell on the inclusions, formed at high sulfur pollution, significantly complicates the modification of such inclusions. Therefore, when determining the amount of calcium, one should take into account not only its amount required for deoxidation and modification of non-metallic inclusions, but also the amount spent on sulfur binding.

Учет состава шлака необходим для поправки на офлюсование (увеличение содержания СаО) включений ковшевым высокоосновным шлаком, происходящее при контакте жидкой стали с высокоосновным шлаком. При этом для корректировки расчетного количества кальция рационально использовать не всю композицию шлака, а только соотношение концентраций СаО и Al2O3 в нем. Коэффициент 0,3…0,7 характеризует интенсивность перемешивания металла со шлаком. Большая интенсивность соответствует меньшему значению коэффициента.Accounting for the composition of the slag is necessary for the correction for fluxing (increase in CaO content) of inclusions by the ladle highly basic slag that occurs when liquid steel comes into contact with the highly basic slag. Moreover, to adjust the estimated amount of calcium, it is rational to use not the entire slag composition, but only the ratio of CaO and Al 2 O 3 concentrations in it. The coefficient 0.3 ... 0.7 characterizes the intensity of mixing of the metal with slag. A higher intensity corresponds to a lower coefficient value.

Кальций в жидкую сталь вводят в виде порошковой проволоки, в состав которой входит кальцийсодержащий легирующий компонент. Это может быть и феррокальций и силикокальций с различным соотношением составляющих.Calcium is introduced into molten steel in the form of a flux-cored wire, which includes a calcium-containing alloying component. It can be both ferrocalcium and silicocalcium with a different ratio of components.

Примеры реализации способа. Для подтверждения правильности выбора способа внепечной обработки была проведена серия экспериментов с отсечкой печного шлака на выпуске из печи, первичным раскислением, конечным раскислением, вакуумированием, модифицированием кальцием и продувкой аргоном. Всего было проведено три плавки по предлагаемой технологии. После завершения каждого эксперимента и отливки слитков от последних были отобраны пробы. Результаты исследования металла проб и включений в них приведены в табл.1…3.Examples of the method. To confirm the correct choice of the method of out-of-furnace treatment, a series of experiments was carried out with the furnace slag being cut off at the outlet from the furnace, primary deoxidation, final deoxidation, evacuation, calcium modification, and argon purging. In total, three swimming trunks were carried out using the proposed technology. After completing each experiment and casting the ingots from the latter, samples were taken. The results of the study of metal samples and inclusions in them are given in table 1 ... 3.

На всех плавках полупродукт производили в 120-тонной электропечи с использованием металлизованных окатышей, чистых по примесям цветных металлов и с содержанием серы 0,005% и лома с содержанием серы 0,015%. Масса металлошихты составляла 140 т (печь работала с перегрузом). Для сохранения малых концентраций серы в жидкой стали и предотвращения ресульфурации в процессе выплавки стали в печи основность шлака (CaO/SiO2) поддерживали на уровне 3,5…4.At all heats, the intermediate was produced in a 120-ton electric furnace using metallized pellets, pure by impurities of non-ferrous metals and with a sulfur content of 0.005% and scrap with a sulfur content of 0.015%. The weight of the metal charge was 140 tons (the furnace worked with overload). To maintain low sulfur concentrations in liquid steel and to prevent resulfurization during steelmaking in a furnace, the slag basicity (CaO / SiO 2 ) was maintained at 3.5 ... 4.

Выпуск полупродукта из печи производили в разливочный ковш через эркерное донное выпускное отверстие с полным отсечением шлака. В процессе выпуска производили присадку шлакообразующей смеси и алюминия. К концу выпуска для раскисления шлака и усиления его десульфурирующей способности присаживали дополнительное количество алюминиевой сечки. По результатам измерения активность кислорода в жидкой стали после выпуска была равна 0,0003…0,0005%.The semi-product was discharged from the furnace into the casting ladle through a bay window bottom outlet with complete slag cut-off. In the process of production, an additive was made of a slag-forming mixture and aluminum. At the end of production, an additional amount of aluminum section was added to deoxidize the slag and enhance its desulfurizing ability. According to the measurement results, the activity of oxygen in liquid steel after the release was equal to 0.0003 ... 0.0005%.

После этого жидкую сталь передавали на установку внепечной обработки, где присаживали еще одну порцию шлакообразующих, осуществляли окончательное раскисление, доводку по химическому составу и проводили усреднительную продувку. Перед вакуумированием стали содержание алюминия составляло 0,035…0,055%, активность кислорода в жидкой стали - 0,0002…0,0015%, содержание серы - 0,004…0,005%. Состав шлака в период вакуумирования на опытных плавках был следующий, % мас.: СаО - 50…53, Al2O3 - 21…27, FeO<0,7. Толщина шлака - 140…165 мм. Вакуумирование производили в течение 20…25 мин при давлении около 0,8 мм рт.ст. В процессе вакуумирования осуществляли ввод извести для поддержания требуемой основности шлака, изменяющейся вследствие образования оксидов алюминия и поступающего из футеровки оксида магния. Расход аргона при выдержке металла под вакуумом поддерживали на уровне 1200 л/мин. По окончании вакуумирования измеряли активность кислорода и определяли содержание серы в жидкой стали и анализировали состав шлака. После этого в ванну вводили расчетное количество кальцийсодержащего материала. В качестве последнего использовали феррокальциевую порошковую проволоку марки ФК40 (массовая доля кальция в порошковом наполнителе равна 40%). Коэффициент усвоения кальция - 0,12. Проволоку вводили с помощью трайб-аппарата.After that, liquid steel was transferred to an out-of-furnace treatment plant, where another portion of slag-forming substances was planted, final deoxidation was carried out, the chemical composition was adjusted and averaging was performed. Before evacuation of steel, the aluminum content was 0.035 ... 0.055%, the oxygen activity in liquid steel was 0.0002 ... 0.0015%, and the sulfur content was 0.004 ... 0.005%. The slag composition during the evacuation period in the experimental melts was as follows,% wt .: CaO - 50 ... 53, Al 2 O 3 - 21 ... 27, FeO <0.7. The slag thickness is 140 ... 165 mm. Evacuation was carried out for 20 ... 25 minutes at a pressure of about 0.8 mm Hg. In the process of evacuation, lime was added to maintain the required basicity of slag, which changes due to the formation of aluminum oxides and magnesium oxide coming from the lining. The argon flow rate while holding the metal under vacuum was maintained at 1200 l / min. At the end of the evacuation, oxygen activity was measured and the sulfur content in the liquid steel was determined and the composition of the slag was analyzed. After that, the calculated amount of calcium-containing material was introduced into the bath. As the last used ferro-calcium flux-cored wire grade ФК40 (mass fraction of calcium in the powder filler is 40%). The absorption coefficient of calcium is 0.12. The wire was introduced using a tribamer.

На первой опытной плавке содержание серы перед модифицированием составило 0,0035%, активность кислорода - 0,0015%, содержание СаО и Al2O3 в шлаке 51 и 25% соответственно. Заданный состав неметаллических включений - алюминаты кальция типа СаО·Al2O3 (35,4% мас. СаО). Требуемая концентрация кальция составила:In the first experimental smelting, the sulfur content before modification was 0.0035%, the oxygen activity was 0.0015%, the contents of CaO and Al 2 O 3 in the slag were 51 and 25%, respectively. The specified composition of non-metallic inclusions is calcium aluminates of the CaO · Al 2 O 3 type (35.4% wt. CaO). The required concentration of calcium was:

Figure 00000003
Figure 00000003

Проверка удовлетворения рассчитанного значения условию 0,0005…0,0020·а О≤[Са]≤2,5·[S] (где [Са], а О и [S] выражены в %):Checking whether the calculated value satisfies the condition 0.0005 ... 0.0020 · and O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] (where [Ca], and O and [S] are expressed in%):

[Са]=2,07·а О≥0,5·а О - условие выполнено;[Ca] = 2.07 · a O ≥0.5 · a O - the condition is satisfied;

[Са]=0,89·[S]≤2,5·[S] - условие выполнено.[Ca] = 0.89 · [S] ≤2.5 · [S] - the condition is fulfilled.

На второй опытной плавке содержание серы перед модифицированием составило 0,0020%, активность кислорода - 0,0002%, содержание СаО и Al2O3 в шлаке 49 и 23% соответственно. Заданный тип алюминатов - СаО·Al2O3 (35,4% мас. СаО). Требуемая концентрация кальция составила:In the second experimental smelting, the sulfur content before modification was 0.0020%, the oxygen activity was 0.0002%, and the contents of CaO and Al 2 O 3 in the slag were 49 and 23%, respectively. The specified type of aluminate is CaO · Al 2 O 3 (35.4% wt. CaO). The required concentration of calcium was:

Figure 00000004
Figure 00000004

Проверка удовлетворения рассчитанного значения условию 5·а О≤[Са]≤2,5·[S] (где [Са], а О и [S] выражены в %):Checking whether the calculated value satisfies the condition 5 · а О ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] (where [Ca], and O and [S] are expressed in%):

[Са]=2,00·а О≥2·а О - условие выполнено;[Ca] = 2,00 · and O ≥2 · and O - the condition is satisfied;

[Са]=0,20·[S]≤2,5·[S] - условие выполнено.[Ca] = 0.20 · [S] ≤2.5 · [S] - the condition is fulfilled.

На третьей опытной плавке содержание серы перед модифицированием составило 0,0030%, активность кислорода - 0,0007%, содержание СаО и Al2O3 в шлаке 53 и 21% соответственно. Заданный тип алюминатов - 12СаО·7Al2O3 (48,5% мас. СаО). Требуемая концентрация кальция составила:In the third experimental smelting, the sulfur content before modification was 0.0030%, the oxygen activity was 0.0007%, and the contents of CaO and Al 2 O 3 in the slag were 53 and 21%, respectively. The desired type of aluminate is 12CaO · 7Al 2 O 3 (48.5% wt. CaO). The required concentration of calcium was:

Figure 00000005
Figure 00000005

Проверка удовлетворения рассчитанного значения условию 1,5·а О≤[Са]≤2,5·[S] (где [Са], а О и [S] выражены в %):Checking whether the calculated value satisfies the condition 1.5 · a O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] (where [Ca], and O and [S] are expressed in%):

[Са]=4,3·а О≥0,5·а О - условие выполнено;[Ca] = 4.3 · a O ≥0.5 · a O - the condition is satisfied;

[Са]=1,00·[S]≤2,5·[S] - условие выполнено.[Ca] = 1.00 · [S] ≤2.5 · [S] - the condition is fulfilled.

После ввода кальция проводили вымешивание включений за счет продувки металла через донные пористые пробки аргоном в течение 10 мин при расходе газа 50 л/мин без оголения зеркала металла. После вымешивания ковш передавали на разливочный участок, где производили отливку слитков массой 142 тонны.After calcium was introduced, the inclusions were kneaded by purging the metal through porous bottom plugs with argon for 10 min at a gas flow rate of 50 l / min without exposing the metal mirror. After kneading, the ladle was transferred to the casting section, where 142 tons of ingots were cast.

Для предотвращения вторичного окисления при разливке струю металла при переливе из разливочного ковша в промежуточный ковш защищали специальным устройством. Состав металла полученных слитков приведен в табл.1.To prevent secondary oxidation during casting, a metal stream during overflow from the casting ladle to the intermediate ladle was protected with a special device. The metal composition of the obtained ingots is given in table 1.

Варьируемые параметры сравнительной и каждой из опытных плавок приведены в табл.3.The variable parameters of the comparative and each of the experimental swimming trunks are given in table.3.

Качественный анализ включений проводили на микроскопе "Неофот-30" (Карл Цейс, Германия), оснащенном телевизионно-компьютерным анализатором изображения, при увеличениях от 100 до 1000.Qualitative analysis of inclusions was carried out using a Neofot-30 microscope (Karl Zeiss, Germany) equipped with a television-computer image analyzer at magnifications from 100 to 1000.

Микрорентгеноспектральный анализ элементного состава типичных включений на полированных шлифах проведен на сканирующем электронном микроскопе типа Jeol X-RAY Analyzer-50А и типа Cam Scan с использованием приставки для микроанализатора Link analytical LZ-5.X-ray microanalysis of the elemental composition of typical inclusions on polished sections was carried out on a scanning electron microscope of the Jeol X-RAY Analyzer-50A type and Cam Scan type using an attachment for the Link analytical LZ-5 microanalyzer.

Исследования показали (табл.1…3), что в жидкой стали всех плавок основным видом неметаллических включений являются беспорядочно расположенные частицы глобулярной формы, которые имеют сложное строение и включают в себя алюминаты кальция и иногда очень малое количество сульфида кальция.Studies have shown (Table 1 ... 3) that in the liquid steel of all melts, the main type of non-metallic inclusions are randomly arranged particles of a globular shape that have a complex structure and include calcium aluminates and sometimes very small amounts of calcium sulfide.

Из приведенных в табл.2 результатов видно, что неметаллические включения в жидкой стали всех плавок соответствует заданному типу включений.From the results given in Table 2, it can be seen that non-metallic inclusions in the liquid steel of all melts corresponds to a given type of inclusions.

Полученные данные подтверждают, что предложенный способ внепечной обработки позволяет получать сталь с заданным составом включений.The data obtained confirm that the proposed method of secondary furnace treatment allows to obtain steel with a given composition of inclusions.

Figure 00000006
Figure 00000006

Таблица 2table 2 Результаты анализа проб шлакаSlag analysis results № пл.No. pl. MgOMgO Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 P2O5 P 2 O 5 SS CaOCao Cr2O3 Cr 2 O 3 MnOMnO FeOFeO 1one 11,511.5 2525 5,15.1 0,0050.005 0,2000,200 5151 0,300.30 0,050.05 0,30.3 22 12,712.7 2323 3,53,5 0,0040.004 0,1730.173 4949 0,270.27 0,040.04 0,50.5 33 10,310.3 2121 6,26.2 0,0050.005 0,1460.146 5353 0,220.22 0,070,07 0,40.4 прототипprototype 12,112.1 2424 5,05,0 0,0030.003 0,1570.157 5555 0,250.25 0,070,07 0,40.4

Figure 00000007
Figure 00000007

Claims (4)

1. Способ внепечной обработки стали, включающий отсечку печного шлака при выпуске стали из электропечи в ковш, раскисление ее в ковше алюминием, вакуумирование, измерение активности кислорода и содержания серы в стали, расчет количества кальция, необходимого для ввода в сталь, для обеспечения в ней оксидной фазы заданного состава, ввод расчетного количества кальция в сталь и продувку ее аргоном, отличающийся тем, что при выпуске стали из печи осуществляют ее первичное раскисление алюминием, обеспечивая активность кислорода в стали не более 0,0005% и присадку шлакообразующей смеси для наведения высокоосновного шлака с содержанием FeO менее 1%, перед вводом кальция в сталь определяют содержание СаО и Al2O3 в полученном высокоосновном шлаке, а количество кальция для ввода в сталь при активности кислорода 0,0005…0,0020% определяют по уравнению:
Figure 00000001

и при активности кислорода менее 0,0005%, по уравнению:
Figure 00000008

где [Са] - требуемое для обеспечения оксидной фазы заданного состава количество кальция в стали, %;
[S] - количество серы в стали перед обработкой кальцием, %;
aO - активность кислорода в стали, %;
CaO - заданное содержание СаО в неметаллических включениях, %;
(СаО)шл и (Al2O3)шл - содержание СаО и Al2O3 в шлаке по результатам анализа, %.
1. A method of out-of-furnace steel processing, which includes cutting off furnace slag when releasing steel from an electric furnace to a ladle, deoxidizing it in a ladle with aluminum, evacuating, measuring oxygen activity and sulfur content in steel, calculating the amount of calcium needed to enter the steel to provide it oxide phase of a given composition, introducing the calculated amount of calcium into the steel and purging it with argon, characterized in that when the steel is released from the furnace, it is primary deoxidized with aluminum, ensuring oxygen activity in the steel is not greater e 0.0005% and an additive of a slag-forming mixture for inducing highly basic slag with an FeO content of less than 1%, before calcium is introduced into steel, the CaO and Al 2 O 3 content in the obtained highly basic slag is determined, and the amount of calcium to be introduced into steel with oxygen activity 0, 0005 ... 0.0020% is determined by the equation:
Figure 00000001

and with oxygen activity less than 0.0005%, by the equation:
Figure 00000008

where [Ca] is the amount of calcium in steel required to ensure the oxide phase of a given composition,%;
[S] is the amount of sulfur in the steel before treatment with calcium,%;
a O - oxygen activity in steel,%;
CaO — predetermined CaO content in non-metallic inclusions,%;
(CaO) chl and (Al 2 O 3 ) chl - the content of CaO and Al 2 O 3 in slag according to the analysis,%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество кальция для ввода в сталь [Са] должно удовлетворять условию:
0,5…2,0·aO≤[Са]≤2,5·[S] при активности кислорода 0,0005…0,002% и
2,0…10,0·aO≤[Ca]≤2,5·[S] при активности кислорода менее 0,0005%.
где [S] - количество серы перед обработкой кальцием, %;
aO - активность кислорода в стали, %.
2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of calcium to enter into the steel [Ca] must satisfy the condition:
0.5 ... 2.0 · a O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with an oxygen activity of 0.0005 ... 0.002% and
2.0 ... 10.0 · a O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with oxygen activity less than 0.0005%.
where [S] is the amount of sulfur before treatment with calcium,%;
a O - oxygen activity in steel,%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кальций в сталь вводят в виде порошковой проволоки, в состав которой входит кальцийсодержащий легирующий компонент.3. The method according to claim 1, characterized in that the calcium is introduced into the steel in the form of a flux-cored wire, which includes a calcium-containing alloying component. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ввод кальция в сталь проводят до вакуумирования. 4. The method according to claim 1, characterized in that the input of calcium into the steel is carried out before evacuation.
RU2009142046/02A 2009-11-17 2009-11-17 Procedure for out-of-furnace treatment of steel RU2427650C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142046/02A RU2427650C2 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Procedure for out-of-furnace treatment of steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142046/02A RU2427650C2 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Procedure for out-of-furnace treatment of steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009142046A RU2009142046A (en) 2011-05-27
RU2427650C2 true RU2427650C2 (en) 2011-08-27

Family

ID=44734292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009142046/02A RU2427650C2 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Procedure for out-of-furnace treatment of steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2427650C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517626C1 (en) * 2013-01-09 2014-05-27 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Method of producing especially-low-carbon steel
RU2564205C1 (en) * 2014-07-14 2015-09-27 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Method of producing especially-low-carbon steel
RU2639080C1 (en) * 2016-12-28 2017-12-19 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Method of steel production
RU2681961C1 (en) * 2018-05-15 2019-03-14 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Method of producing extremely low-carbon steel

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113185174B (en) * 2021-04-13 2023-03-14 盛海聚源(山东)科技发展有限公司 Steel slag activity excitant, active steel slag powder and application thereof
CN116555519B (en) * 2023-04-03 2025-05-27 包头钢铁(集团)有限责任公司 A smelting method for improving the yield of refined calcium treatment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1371980A1 (en) * 1986-02-24 1988-02-07 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Method of treating steel
RU2102499C1 (en) * 1997-04-07 1998-01-20 Открытое Акционерное Общество "Завод "Универсальное Оборудование" Method of steel ladle treatment in production of casting blocks by continuous casting
RU2285727C2 (en) * 2004-07-01 2006-10-20 Республиканское Унитарное Предприятие "Белорусский Металлургический Завод" Method of production of steel at normalized content of sulfur
RU2327744C1 (en) * 2006-09-25 2008-06-27 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Method of out-of-furnace steel treatment
RU2362811C1 (en) * 2007-10-23 2009-07-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Method of steel out-furnace treatment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1371980A1 (en) * 1986-02-24 1988-02-07 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Method of treating steel
RU2102499C1 (en) * 1997-04-07 1998-01-20 Открытое Акционерное Общество "Завод "Универсальное Оборудование" Method of steel ladle treatment in production of casting blocks by continuous casting
RU2285727C2 (en) * 2004-07-01 2006-10-20 Республиканское Унитарное Предприятие "Белорусский Металлургический Завод" Method of production of steel at normalized content of sulfur
RU2327744C1 (en) * 2006-09-25 2008-06-27 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Method of out-of-furnace steel treatment
RU2362811C1 (en) * 2007-10-23 2009-07-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Method of steel out-furnace treatment

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517626C1 (en) * 2013-01-09 2014-05-27 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Method of producing especially-low-carbon steel
RU2564205C1 (en) * 2014-07-14 2015-09-27 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Method of producing especially-low-carbon steel
RU2639080C1 (en) * 2016-12-28 2017-12-19 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Method of steel production
RU2681961C1 (en) * 2018-05-15 2019-03-14 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Method of producing extremely low-carbon steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009142046A (en) 2011-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2427650C2 (en) Procedure for out-of-furnace treatment of steel
EP2876171A1 (en) Method for controlling a segregation of steel ingots by purification of molten steel
JP6937190B2 (en) Ni-Cr-Mo-Nb alloy and its manufacturing method
CA2151675C (en) Method of manufacturing steel containing ca
RU2362811C1 (en) Method of steel out-furnace treatment
KR101258785B1 (en) Manufacturing method of duplex stainless steel
US20110017018A1 (en) Novel additive for treating resulphurized steel
RU2607877C2 (en) Method for off-furnace steel treatment
Sun et al. Controlling oxygen content in electro-slag remelting steel by optimizing slag-steel reaction process
RU2327744C1 (en) Method of out-of-furnace steel treatment
Yang et al. Evolution of MgO· Al2O3 based inclusions in alloy steel during the refining process
RU2816888C1 (en) Method of producing steel with specified limit on sulphur content
RU2566230C2 (en) Method of processing in oxygen converter of low-siliceous vanadium-bearing molten metal
KR102251032B1 (en) Deoxidizer and processing method for molten steel
RU2713770C1 (en) Method for production of steel with standardized content of sulfur
RU2786778C1 (en) Alloy for processing of melts of iron in the processes of ferrous metallurgy
RU2249058C1 (en) Composite material for deoxidation and/or desulfuration of steel and/or recrements
RU2640108C1 (en) Method of producing tube steel
RU2828048C1 (en) Method of modifying non-metallic inclusions in electric steel
RU2285727C2 (en) Method of production of steel at normalized content of sulfur
JP5293759B2 (en) Desulfurization method for molten steel
JP6269229B2 (en) Melting method of high clean steel
JP5712945B2 (en) Method for melting low-sulfur steel
SU1752780A1 (en) Process for producing alloy steel
RU2145358C1 (en) Method of ladle treatment of steel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121118